Fuarthas amach gur catalaíoch in-athchúrsáilte é mianra ithreach atá scaipthe go forleathan, α-iarann-(III) ocsahiodrocsaíd, chun dé-ocsaíd charbóin a laghdú go fótachóipiciúil go haigéad formach. Creidmheas: An tOllamh Kazuhiko Maeda
Is bealach maith é laghdú fótachóiméadrach CO2 go breoslaí iniompartha amhail aigéad formach (HCOOH) chun dul i ngleic le leibhéil ardaithe CO2 san atmaisféar. Chun cabhrú leis an tasc seo, roghnaigh foireann taighde in Institiúid Teicneolaíochta Tóiceo mianra iarainn-bhunaithe atá ar fáil go héasca agus luchtaigh siad é ar thacaíocht alúmana chun catalaíoch a fhorbairt ar féidir leis CO2 a thiontú go héifeachtúil ina HCOOH, thart ar 90% roghnaíochta!
Is rogha tarraingteach iad feithiclí leictreacha do go leor daoine, agus is cúis thábhachtach í nach bhfuil aon astaíochtaí carbóin acu. Míbhuntáiste mór do go leor daoine, áfach, ná a n-easpa raoin agus amanna luchtaithe fada. Seo an áit a bhfuil buntáiste mór ag breoslaí leachtacha cosúil le gásailín. Ciallaíonn a ndlús ard fuinnimh raoin fhada agus athbhreoslú tapa.
Is féidir le hathrú ó gásailín nó díosal go breosla leachtach difriúil astaíochtaí carbóin a dhíchur agus buntáistí breoslaí leachtacha a choinneáil. I gcill breosla, mar shampla, is féidir le haigéad formach inneall a chumhachtú agus uisce agus dé-ocsaíd charbóin a scaoileadh. Mar sin féin, má tháirgtear aigéad formach trí CO2 atmaisféarach a laghdú go HCOOH, is é an t-aon aschur glan ná uisce.
Is nuacht choitianta anois iad leibhéil dé-ocsaíde carbóin atá ag ardú inár n-atmaisféar agus a rannchuidiú le téamh domhanda. De réir mar a rinne taighdeoirí turgnaimh le cineálacha éagsúla cur chuige i leith na faidhbe, thángthas ar réiteach éifeachtach—dé-ocsaíd charbóin bhreise san atmaisféar a thiontú ina cheimiceáin shaibhre ó thaobh fuinnimh de.
Tá go leor airde tarraingthe le déanaí ar tháirgeadh breoslaí amhail aigéad formach (HCOOH) trí laghdú fótachódíolacháin CO2 i solas na gréine mar go bhfuil buntáiste dúbailte ag baint leis an bpróiseas: laghdaíonn sé astaíochtaí CO2 breise agus cuidíonn sé freisin leis an nganntanas fuinnimh atá romhainn faoi láthair a íoslaghdú. Mar iompróir den scoth le haghaidh hidrigin a bhfuil dlús ard fuinnimh aige, is féidir le HCOOH fuinneamh a sholáthar trí dhóchán agus gan ach uisce a scaoileadh mar fhotháirge.
Chun an réiteach brabúsach seo a thabhairt chun críche, tá córais fhótachatalaíocha forbartha ag eolaithe a laghdaíonn dé-ocsaíd charbóin le cabhair ó sholas na gréine. Tá foshraith ionsúiteach solais (i.e., fótaisintéiseoir) agus catalaíoch sa chóras seo a chuireann ar chumas an t-aistriú il-leictreon atá riachtanach chun CO2 a laghdú go HCOOH. Agus mar sin thosaigh siad ag cuardach catalaíoch oiriúnach agus éifeachtach!
Laghdú fótacatalaíoch dé-ocsaíd charbóin ag baint úsáide as infografaic chomhdhúile a úsáidtear go coitianta. Creidmheas: An tOllamh Kazuhiko Maeda
Mar gheall ar a n-éifeachtúlacht agus a n-athchúrsáileacht fhéideartha, meastar gurb iad catalaíoch soladacha na hiarrthóirí is fearr don tasc seo, agus le blianta beaga anuas, rinneadh iniúchadh ar chumais chatalaíoch go leor creatlach miotail-orgánach (MOFanna) atá bunaithe ar chóbalt, mangainéis, nicil agus iarann, agus tá roinnt buntáistí ag an dara ceann acu seo thar mhiotail eile. Mar sin féin, ní tháirgeann formhór na gcatalaíoch atá bunaithe ar iarann ​​a tuairiscíodh go dtí seo ach aonocsaíd charbóin mar an bpríomhtháirge, ní HCOOH.
Mar sin féin, réitíodh an fhadhb seo go tapa ag foireann taighdeoirí in Institiúid Teicneolaíochta Tóiceo (Tokyo Tech) faoi stiúir an Ollaimh Kazuhiko Maeda. I staidéar le déanaí a foilsíodh san iris cheimiceach Angewandte Chemie, léirigh an fhoireann catalaíoch bunaithe ar iarann ​​​​atá á thacú ag alúmana (Al2O3) ag baint úsáide as ocsaihiodrocsaíd α-iarann ​​​​(III) (α-FeO​​​OH; geoitit). Taispeánann an catalaíoch nua α-FeO​​​OH/Al2O3 feidhmíocht chomhshó CO2 go HCOOH den scoth agus in-athchúrsáil den scoth. Nuair a fiafraíodh de faoina rogha catalaíoch, dúirt an tOllamh Maeda: “Ba mhaith linn eilimintí níos flúirsí a iniúchadh mar chatalaíoch i gcórais fhóta-laghdaithe CO2. Teastaíonn catalaíoch soladach uainn atá gníomhach, in-athchúrsáilte, neamh-tocsaineach agus saor. Sin an fáth ar roghnaigh muid mianraí ithreach atá scaipthe go forleathan cosúil le goethite dár dturgnaimh.”
Bhain an fhoireann úsáid as modh simplí tuilte chun a gcatalaíoch a shintéisiú. Ansin, d'úsáid siad ábhair Al2O3 le tacaíocht iarainn chun CO2 a laghdú go fótacatalaíoch ag teocht an tseomra i láthair íograitheoir fótaisintéise bunaithe ar ruitéiniam (Ru), deontóra leictreon, agus solais infheicthe le tonnfhaid os cionn 400 nanaiméadar.
Tá na torthaí an-spreagúil. Bhí roghnaíocht a gcórais don phríomhtháirge HCOOH idir 80–90% agus toradh candamach de 4.3% ann (rud a léiríonn éifeachtúlacht an chórais).
Cuireann an staidéar seo catalaíoch soladach iarainn-bhunaithe den chéad uair dá leithéid i láthair ar féidir leis HCOOH a ghiniúint nuair a chuirtear le fótaisintéiseoir éifeachtach é. Pléann sé freisin tábhacht an ábhair tacaíochta chuí (Al2O3) agus a éifeacht ar an imoibriú laghdaithe fótacheimiceach.
D’fhéadfadh léargais ón taighde seo cabhrú le catalaíoch nua saor ó mhiotail uaisle a fhorbairt chun dé-ocsaíd charbóin a laghdú go ceimiceáin úsáideacha eile trí fhótagrafaíocht.”Léiríonn ár dtaighde nach bhfuil an cosán chuig geilleagar fuinnimh ghlas casta. Is féidir fiú le modhanna simplí ullmhúcháin catalaíoch torthaí iontacha a thabhairt, agus is eol go maith gur féidir comhdhúile atá flúirseach ar domhan, má thacaítear leo le comhdhúile amhail alúmana, a úsáid mar chatalaíoch roghnach chun CO2 a laghdú,” a deir an tOllamh Maeda mar fhocal scoir.
Tagairtí: “Alfa-Iarann ​​​​(III) Ocsaíhiodrocsaíd le hAlúmana mar Chatalaíoch Soladach In-athchúrsáilte le haghaidh Fótalaghdú CO2 faoi Solas Infheicthe” le Daehyeon An, an Dr Shunta Nishioka, an Dr Shuhei Yasuda, an Dr. Tomoki Kanazawa, an Dr. Yoshinobu Kamakura, An tOllamh Shusu. Kazuhiko Maeda, 12 Bealtaine 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"Sin an áit a bhfuil buntáiste mór ag breoslaí leachtacha cosúil le gásailín. Ciallaíonn a ndlús ard fuinnimh raonta fada agus athbhreoslú tapa."
Cad faoi roinnt uimhreacha? Conas a dhéantar comparáid idir dlús fuinnimh aigéid fhormaigh agus gásailín? Le hadamh carbóin amháin sa fhoirmle cheimiceach, is beag seans go dtiocfadh sé gar do ghásailín fiú.
Chomh maith leis sin, tá an boladh an-tocsaineach agus, mar aigéad, tá sé níos creimní ná gásailín. Ní fadhbanna innealtóireachta doréitithe iad seo, ach mura dtugann aigéad formach buntáistí suntasacha maidir le raon a mhéadú agus am athbhreoslaithe ceallraí a laghdú, is dócha nach fiú an iarracht é.
Dá mbeadh sé beartaithe acu goethite a bhaint as an ithir, bheadh ​​​​sé ina oibríocht mianadóireachta dian ar fhuinneamh agus d’fhéadfadh sé damáiste a dhéanamh don chomhshaol.
B’fhéidir go luafaidís go leor goeite san ithir mar is dóigh liom go mbeadh níos mó fuinnimh ag teastáil chun na hamhábhair riachtanacha a fháil agus iad a imoibriú chun goeite a shintéisiú.
Is gá breathnú ar shaolré iomlán an phróisis agus costas fuinnimh gach rud a ríomh. Ní bhfuair NASA a leithéid de rud agus lainseáil saor in aisce. Caithfidh daoine eile é seo a choinneáil i gcuimhne.
SciTechDaily: Baile na nuachta teicneolaíochta is fearr ó 1998. Coinnigh suas chun dáta leis an nuacht teicneolaíochta is déanaí trí ríomhphost nó na meáin shóisialta.
Is leor smaoineamh ar na blasanna deataithe agus meisciúla a bhaineann le BBQ chun go gcuirfeadh formhór na ndaoine seile orthu féin. Tá an samhradh anseo, agus do go leor…